Facultad de Medicina y Odontología Departamento de Fisiología Programa de Doctorado en Fisiología 190A DÑA. Mª DEL MAR GARZANDO CIVERA

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1 UNIVERSIDAD DE VALENCIA Facultad de Medicina y Odontología Departamento de Fisiología Programa de Doctorado en Fisiología 190A TESIS DOCTORAL Descripción de la actividad diafragmática durante un protocolo de destete rápido con NAVA (Neurally Adjusted Ventilatory Assist) de pacientes sin patología respiratoria DÑA. Mª DEL MAR GARZANDO CIVERA Dirigida por: Dra. Dña. RAQUEL FERRANDIS COMES Dr. D. FCO JAVIER BELDA N 2014

2 UNIVERSIDAD DE VALENCIA Facultad de Medicina y Odontología Departamento de Fisiología Tesis Doctoral: Descripción de la actividad diafragmática durante un protocolo de destete rápido con NAVA (Neurally Adjusted Ventilatory Assist) de pacientes sin patología respiratoria Estudios de doctorado cursados: Programa de Doctorado en Fisiología 190A Doctoranda: Dña. Mª del Mar Garzando Civera Directores: Dra. Dña. Raquel Ferrandis Comes Dr. D. Francisco Javier Belda Nácher Tutor: Dr. D. Carlos Hermenegildo Caudevilla

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4 Dña. Raquel Ferrandis Comes, Doctora en Medicina y Profesora asociada del Departamento de Fisiología de la Universidad de Valencia D. Fco. Javier Belda Nácher, Doctor en Medicina y Profesor titular de anestesiología del Departamento de Cirugía de la Universidad de Valencia CERTIFICAN: Que la presente memoria, Descripción de la actividad diafragmática durante un protocolo de destete rápido con NAVA (Neurally Adjusted Ventilatory Assist) de pacientes sin patología respiratoria, corresponde al trabajo realizado bajo su dirección por Dña. María del Mar Garzando Civera y constituye su Tesis para optar al grado de Doctora. Y para que conste y en cumplimiento de la legislación vigente, firman el presente certificado en Valencia, a 5 de Enero de dos mil catorce. Fdo.: Raquel Ferrandis Fdo.: Fco. Javier Belda

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6 Agradecimientos A la Dra. Raquel Ferrandis, por su ayuda incansable y motivación en el desarrollo de la presente Tesis doctoral, por su ejemplo de actividad investigadora y desarrollo profesional intachable, y por encima de todo el ser una excelente persona. Al Dr. Javier Belda, por transmitirme su seriedad y rigurosidad científica, así como en el trabajo, y demostrarme que sólo con esfuerzo y meticulosidad se alcanza la perfección. Al Dr. Carlos Hermenegildo, es un honor ser tutorizada por un profesional de amplia experiencia investigadora, siempre dispuesto a ayudar y facilitar el trabajo. A la Fundación de Investigación del Hospital Clínico de Valencia (INCLIVA) y al Dr. Francisco José Santonja, por su ayuda en el asesoramiento estadístico y su flexibilidad para adaptar sus conocimientos matemáticos a las necesidades de una Tesis doctoral médica tan específica. A todos los compañeros médicos y enfermeros de Reanimación, cuya colaboración en este proyecto ha sido de gran ayuda. A mis padres, quienes me han guiado y proporcionado las herramientas para mi desarrollo profesional y, sobre todo, personal. Por su impecable ejemplo diario, afán de superación y apoyo incondicional. A Pablo, por su paciencia y comprensión con mis ratos de estudio, que me han permitido realizar este proyecto, y compaginarlo con una vida familiar plena, con mucha dedicación a nuestros hijos, Pablo y Candela, que son lo primero y más importante en nuestras vidas.

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8 Dedicatoria A los pacientes, que con su generosidad, han hecho posible la realización de la presente Tesis Doctoral, contribuyendo un poquito al avance de la Medicina

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10 Índice

11 Índice

12 Índice Pág. Introducción general Historia y fundamentos de la ventilación mecánica Clasificación de la ventilación mecánica 11 Ventilación mecánica invasiva y ventilación mecánica no invasiva Ventilación mecánica controlada y ventilación mecánica asistida 1.2. Ventilación mecánica asistida Ciclo respiratorio y concepto de trigger Destete o retirada de la ventilación mecánica Clasificación del destete Protocolos de destete Prueba de tolerancia a la respiración espontánea (Spontaneus breathing trial, SBT) Importancia de la interacción paciente-respirador: el origen de nuevos modos ventilatorios asistidos Ventilación asistida ajustada neuralmente (Neurally Adjusted Ventilatory Assist, NAVA) Electromiografía diafragmática Ciclo respiratorio en modo NAVA Asistencia ventilatoria en NAVA Comienzo de la fase espiratoria en modo NAVA Ventajas del modo NAVA Futuro de la ventilación en modo NAVA Justificación del estudio 53 3

13 Índice Pág. Hipótesis y objetivos Metodología Pacientes Protocolo de destete en modo NAVA Protocolo de destete en modo PSV Monitorización y registros Tratamiento estadístico 77 Resultados y desarrollo argumental Resultados preliminares Características de los pacientes y sus valores analíticos basales Catéter Edi Actividad diafragmática Valoración del tiempo de destete y efecto de las diferentes estrategias en los parámetros fisiológicos 97 Discusión Catéter Edi Actividad electromiográfica diafragmática Destete rápido de la ventilación mecánica en modo NAVA aplicando un sencillo protocolo Limitaciones del estudio 116 Conclusiones finales

14 Índice Pág. Bibliografía Anexo Hoja de información al paciente y consentimiento informado Anexo Abstracts publicados Anexo Abreviaturas 5

15 6 Índice

16 Introducción general

17 8 Introducción general

18 Introducción general 1. Historia y fundamentos de la ventilación mecánica En la actualidad, un elevado porcentaje de pacientes ingresados en una Unidad de Reanimación requieren en algún momento ventilación mecánica (VM). La VM tiene como fin sustituir de forma artificial la función del sistema respiratorio cuando fracasa. Es una alternativa terapéutica que, gracias a la comprensión de los mecanismos fisiopatológicos de la función respiratoria y a los avances tecnológicos, ha contribuido decisivamente a mejorar la supervivencia de los pacientes que padecen insuficiencia respiratoria (Tobin MJ 2006). El arte de la VM empezó en el siglo XVI con la resucitación a través de la entrega artificial de aire con presión positiva hacia los pulmones. Posteriormente, se desarrolló en pacientes operados así como para el tratamiento de pacientes con insuficiencia respiratoria. Durante las largas epidemias de polio del siglo XX, la VM se convirtió en un exitoso y extendido método para mantener una ventilación adecuada utilizando respiradores de presión negativa en pacientes con insuficiencia respiratoria (Figura 1). Las razones principales por las cuales se inicia la VM son: disminuir el trabajo respiratorio, ayudar al intercambio gaseoso, y ganar tiempo para tratar la causa del fallo respiratorio (Tobin MJ 1996). El uso de la VM está creciendo constantemente (Carson SS 2006, Needham DM 2004) y se espera que continúe creciendo en el futuro como consecuencia del envejecimiento poblacional con enfermedades cada vez más complejas (Needham DM 2005). 9

19 Introducción general Figura 1. Los pulmones de acero usados en las grandes epidemias de polio del siglo XX Imagen tomada de 10

20 Introducción general 1.1. Clasificación de la ventilación mecánica En la literatura podemos encontrar diferentes clasificaciones de la VM, según el criterio utilizado. De entre ellas, cabría destacar el modo de aplicación y la participación o no del paciente. Ventilación mecánica invasiva y ventilación mecánica no invasiva La VM se aplica, la mayoría de las veces, a través de un tubo endotraqueal o de una cánula de traqueotomía, lo que corresponde a la ventilación mecánica invasiva (VMI). Una estrategia alternativa a la terapéutica convencional es la ventilación mecánica no invasiva (VMNI), que se utiliza con las mismas características que la ventilación mecánica convencional, pero sin intubación endotraqueal; en lugar de ésta se utilizan diversas interfases de conexión entre paciente y respirador: almohadillas nasales, pieza bucal, mascarilla nasal, mascarilla facial, máscara facial total y casco. Ventilación mecánica controlada y ventilación mecánica asistida El apoyo respiratorio puede ser aplicado en pacientes que realicen o no esfuerzo respiratorio, usando respectivamente, modos ventilatorios asistidos o controlados. En la práctica diaria, una es continuación de la otra, dado que cuando la situación clínica del paciente mejora, se pasa de una ventilación mecánica controlada, sin participación del paciente, a una ventilación mecánica asistida en la que los esfuerzos inspiratorios espontáneos del paciente tienen el apoyo del respirador. 11

21 Introducción general En ventilación controlada, en un paciente sano curarizado (es decir, bajo el efecto de los relajantes neuromusculares), la inspiración se produce porque el respirador genera una presión positiva en la vía aérea (Pao) responsable del flujo de gas hacia los pulmones, que aumenta progresivamente la presión alveolar y pleural hasta entregar el volumen predeterminado. Dentro de la ventilación mecánica controlada, se puede diferenciar la ventilación controlada por volumen y por presión. Cuando el parámetro que se ajusta en el respirador es la presión que se aplica en la vía aérea durante la inspiración, el respirador funciona como controlador de presión, dicha presión la mantiene constante durante toda la insuflación, independientemente de las resistencias del sistema respiratorio. Los respiradores actúan como controladores de flujo cuando el respirador genera un volumen de insuflación predeterminado, con independencia del nivel de Pao que se alcance y de las resistencias del sistema respiratorio (Lloréns J 2009) Ventilación mecánica asistida Como ya hemos comentado, en ventilación asistida, la inspiración se produce de modo mixto: a la activación de los músculos inspiratorios, que generan una presión pleural negativa, se añade la presión positiva del respirador. El modo de ventilación asistida más ampliamente utilizado es la ventilación en presión de soporte (Pressure support ventilation, PSV) (Esteban A 2008). La PSV fue introducida en la década de los ochenta y fue el primer modo que permitió al paciente iniciar y terminar el soporte de presión. Está diseñada para asistir parcialmente de forma mecánica todos los 12

22 Introducción general ciclos respiratorios de la ventilación espontánea. En PSV el respirador se sincroniza con el esfuerzo inspiratorio del paciente y le asiste con una determinada Pao constante durante toda la inspiración (presión de soporte), aumentando de esta forma el volumen corriente (VT) (Figura 2). La presión aplicada es independiente de la demanda respiratoria del paciente o del intercambio gaseoso, limitando así la variabilidad del patrón respiratorio (Grasso S 2000, Jaber S 2005, Jaber S 2009, Ranieri VM 1997). Durante la aplicación de la PSV se produce una disminución de la carga impuesta a los músculos respiratorios, originando una modificación del patrón respiratorio. El paciente desencadena la inspiración, pero el ciclado del final de la inspiración se produce por flujo, es decir cuando el flujo cae por debajo de cierto nivel. La conservación de la respiración espontánea durante la ventilación mecánica, mediante la ventilación asistida, ayuda a evitar atelectasias, mejora la oxigenación y preserva la función diafragmática (Putensen C 2001, Levine S 2008) Ciclo respiratorio y concepto de trigger De forma fisiológica, el ciclo respiratorio neural comienza con el impulso nervioso, que se genera en el centro respiratorio a nivel cerebral y se transmite en forma de señal eléctrica a través del nervio frénico hasta el diafragma, produciéndose la contracción diafragmática y la expansión torácica con la entrada de aire en los pulmones. Después sucede la fase espiratoria, que es pasiva. Al finalizar la espiración, comienza un nuevo ciclo respiratorio con una nueva inspiración. 13

23 Introducción general Figura 2. Ondas de presión, flujo y volumen en vía aérea y presión esofágica. Modificado de Ramos F 2009 V; flujo, V T ; volumen, Paw; presión en vía aérea, Pes; presión esofágica,. Se señala con flechas la caída de presión correspondiente al esfuerzo inspiratorio del paciente, la onda de presión es cuadrada porque la presión suministrada es constante durante toda la inspiración. La onda de flujo muestra al inicio un flujo elevado para alcanzar el nivel de presión preestablecido. 14

24 Introducción general La señal de disparo o trigger respiratorio es una variable que se ajusta en el respirador, para indicar cuándo debe iniciar cada ciclo respiratorio, es decir, cuando debe aplicar la presión positiva establecida. En los modos ventilatorios totalmente controlados, el inicio de la insuflación se produce de forma automática y según la frecuencia respiratoria (FR) pautada. Por tanto, en estos casos, la variable trigger es el tiempo. En los modos ventilatorios asistidos, el inicio de la insuflación es desencadenado por el esfuerzo inspiratorio del paciente. El sistema de trigger representa un elemento clave en los respiradores modernos, y constituye una de las características determinantes de las diferencias cualitativas entre unos y otros. De la calidad de respuesta del sistema trigger depende en gran medida el grado de sincronicidad y la eficacia de los modos ventilatorios diseñados para mantener un cierto grado de actividad ventilatoria espontánea (Ranieri VM 1997, Mancebo J 1995). En la actualidad existen dos sistemas de trigger convencionales de tipo mecánico para la detección del esfuerzo inspiratorio (Sassoon CS 1995): trigger por presión, estos sistemas detectan la caída de presión en el circuito externo del respirador al inicio de la inspiración por el paciente; y el trigger por flujo, estos sistemas detectan una diferencia entre el flujo en la rama espiratoria y el de la rama inspiratoria (lo que implica una demanda de flujo superior al flujo continuo basal del respirador al iniciar el paciente la inspiración). Se ha descrito un nuevo tipo de trigger, llamado trigger neural, que consiste en utilizar la señal electromiográfica del diafragma para el control del respirador. A diferencia de los de tipo mecánico, el trigger neural implica una señal más próxima a la génesis del impulso respiratorio central y, por tanto, es mucho más fisiológico (Figura 3). 15

25 Introducción general Figura 3. Esquema del ciclo respiratorio Modificado de Sinderby C

26 Introducción general 2. Destete o retirada de la ventilación mecánica La instauración de la ventilación mecánica controlada está ligada a importantes efectos adversos, como son, el uso prolongado de hipnóticos (Girard TD 2008, Schweickert WD 2004), neuropatía asociada al uso de relajantes musculares (Larsson L 2000, Garnacho- Montero J 2001) o la atrofia muscular diafragmática por desuso inducida por el respirador (Levine S 2008, Vassilakopoulos T 2004). Por ello, el máximo beneficio de la VM se consigue si se retira en el momento adecuado. Esta retirada puede ser sencilla y rápida en la mayoría de los casos, pero se complica y se alarga en muchos otros. Se define propiamente como destete o weaning, al proceso de retirada paulatina del respirador, tras un cierto periodo de VM Clasificación del destete La complejidad y el resultado del destete dependen, sobre todo, de la duración de la ventilación controlada previa y de las características del paciente, así se diferencian tres grupos (Brochard L 2005). El destete rápido o weaning simple (grupo 1), constituye aproximadamente el 61% del total, es posible en aquellos que superan la prueba de la ventilación espontánea en el primer intento. Estos pacientes presentan una mortalidad en las unidades de críticos de un 5% y hospitalaria del 12%. En ellos son aplicables los parámetros clásicos de destete para determinar el momento exacto del inicio de la retirada de la VM. Incluye pacientes sometidos a periodos cortos de ventilación y la recuperación postanestésica de la cirugía mayor. El restante 39% requiere la retirada paulatina de la VM (grupos 2 y 3), su mortalidad con respecto al grupo 1 aumenta un 25%. El grupo 2 se 17

27 Introducción general corresponde con aquellos en los que fracasa el proceso inicial de destete y requieren al menos tres intentos de la prueba de ventilación espontánea o hasta un máximo de 7 días de soporte ventilatorio desde el primer intento para conseguir el éxito en el destete, se habla entonces de destete difícil. El grupo 3 corresponde a los pacientes que requieren más de tres intentos de prueba de ventilación espontánea o más de 7 días de destete tras el primer intento, se habla entonces de destete prolongado. Cuando no es posible un destete rápido, la necesidad de VM prolongada y/o los destetes prolongados se han asociado a mayores tasas de mortalidad (Dries DJ 1997, Mancebo J 1996) y morbilidad, incluida la neumonía asociada con el respirador, y el daño pulmonar asociado con el respirador (Esteban A 2002, Tobin MJ 1994). Cabe tener en cuenta que, también, periodos repetidos de excesiva descarga de trabajo respiratorio durante la VM pueden enlentecer la recuperación de la fatiga diafragmática y/o agravar el despertar diafragmático, siendo éste un hallazgo frecuente en los pacientes con destete dificultoso (Laghi F 2003) Protocolos de destete Como ya se ha comentado, el destete de la VM debe ser considerado tan pronto como sea posible, pero no es fácil reconocer el momento exacto en el que los pacientes están preparados para ser extubados y los clínicos a menudo fallan (Boles JM 2007). Para implementar este punto se han diseñado protocolos escritos en unidades de adultos críticos, con evidencia de que su uso mejora el destete del soporte respiratorio (Smyrnios NA 2002). Los protocolos son herramientas 18

28 Introducción general útiles para la toma de decisiones ya que reducen la variabilidad en la práctica clínica e introducen en ella la medicina basada en la evidencia (Morris AH 2003). Numerosos estudios han demostrado que el uso de protocolos de destete en la clínica pueden ser seguros y efectivos en la reducción del tiempo en VM (Cook D 2000). Hay varios artículos que comparan protocolos de destete de la VM entre varios modos ventilatorios. Esteban y colaboradores han comparado 4 métodos de destete de la VM (PSV, Ventilación mandatoria sincrónica intermitente; SIMV, Ventilación espontánea intermitente aplicada en múltiples intentos al día, y en un solo intento al día), en un estudio que incluía 546 pacientes, y concluye que un solo intento de ventilación espontánea al día es 3 veces más rápido que con SIMV y 2 veces más rápido que PSV, y que múltiples intentos de ventilación espontánea al día es igualmente exitoso (Esteban A 1995). Otros estudios han comparado el destete computerizado automático con destete manual: En el estudio de Taniguchi et al, encontraron que no había diferencias en cuanto al tiempo de destete en el caso de PSV manual (media 221±192 minutos) y automático; ventilación con frecuencia mandatoria, MRV (media 271±369 minutos), aunque aparecen más complicaciones en el grupo automatizado (Taniguchi C 2009). En el de Lellouche, fue menor el tiempo de destete en el grupo de destete automatizado, se redujo el tiempo de 3 a 5 días, comparado con el manual (Lellouche F 2006). 19

29 Introducción general 2.3. Prueba de tolerancia a la respiración espontánea (Spontaneous Breathing Trial, SBT) Al finalizar el destete, clásicamente, se ha realizado un test diagnóstico para determinar la probabilidad de tener éxito en la extubación. El test diagnóstico más utilizado consiste en una prueba de ventilación espontánea (spontenous breathing trial, SBT) (Tobin MJ 2006). El procedimiento se inicia con un primer paso que consiste en permitir la respiración espontánea a través de un tubo conectado al oxígeno con pieza en T o aplicando un soporte de presión de 5 cmh 2 O (salvo que el diámetro del tubo endotraqueal o cánula de traqueotomía sea menor de 7 mm, en cuyo caso se aplicaría 8 cmh 2 O), o bien manteniendo una presión positiva continua en vía aérea (CPAP) de 5 cmh 2 O. La prueba de oxígeno con pieza en T es la más antigua técnica de destete. Consiste en aportar una mezcla de oxígeno y aire convenientemente humidificada y calentada, por medio de una pieza en T unida al tubo endotraqueal (Figura 4). La literatura muestra que la prueba debe durar entre 30 y 120 minutos independientemente del método utilizado, pieza en T, CPAP o PSV (Maruenda A 2009). Si la prueba finaliza con éxito, es recomendable confirmar el resultado mediante el análisis de gases en sangre arterial, antes de proceder a la extubación. El fallo del SBT se define en base a índices objetivos de fallo respiratorio, como taquipnea, taquicardia, hipertensión, hipotensión, hipoxemia o acidosis, arritmia, e índices subjetivos, como agitación o distress, deterioro del estado mental, diaforesis y evidencia del aumento del esfuerzo (Ely EW 1996, Esteban A 1995, Vallverdu I 20

30 Introducción general 1998, Brochard L 1994). Si se reconoce el fracaso, se debe reiniciar la VM. En algunos estudios el fallo en el destete se define como el fallo del SBT o como la necesidad de reintubación en la primeras 48 h después de la extubación (Esteban A 1995, Vallverdu I 1998). No parece haber diferencia en el porcentaje de pacientes que pasan el SBT o el porcentaje de pacientes exitosamente extubados cuando una prueba de oxígeno con pieza en T se compara con el uso de niveles bajos de PSV, como 7 cmh 2 O (Kollef MH 1997) o 8 cmh 2 O (Matic I 2004) en adultos, o 10 cmh 2 O (Farias JA 2001) en pacientes pediátricos, o el uso de CPAP (Jones DP 1991). El uso de compensación automática del tubo endotraqueal, que sería otro método alternativo para el SBT, se ajusta por la resistencia que se asume al tubo endotraqueal, y es tan exitoso como el uso del simple tubo en T o el uso de bajos niveles de PSV (Haberthür C 2002). 21

31 Introducción general Figura 4. Pieza en T para conexión con el tubo endotraqueal. 22

32 Introducción general 3. Importancia de la interacción paciente-respirador: el origen de nuevos modos ventilatorios asistidos. Los efectos adversos de la ventilación mecánica controlada se evitan, al menos parcialmente, con la ventilación mecánica asistida, utilizada para la retirada paulatina del soporte respiratorio, tras un cierto periodo de VM. Como ya se ha comentado anteriormente, el modo ventilatorio asistido más ampliamente utilizado durante el proceso de destete en las Unidades de Cuidados Críticos es la PSV. La PSV tiene su máxima ventaja en ser uno de los modos menos complejos en utilización y programación, el parámetro fundamental a programar es el nivel de soporte. Sin embargo, en la ventilación mecánica asistida es esencial que haya una adecuada interacción entre la actividad respiratoria del paciente y la actividad mecánica del respirador. Cabe tener en cuenta que, en estas circunstancias, el sistema respiratorio está influenciado por dos factores: el respirador, que es controlado por el médico responsable; y la musculatura respiratoria del paciente, controlada por él mismo. Ambos factores deben estar en armonía, y esto depende del médico, quien debe tener presente que el sistema respiratorio no es pasivo y reacciona, a veces vigorosamente, a la presión administrada por el respirador (Kondili 2003). Por ello, un aspecto fundamental de la PSV, y de todos los modos ventilatorios de soporte parcial, que se está revisando desde hace unos años, es la interacción paciente-respirador, es decir, la capacidad de adaptación de la asistencia del respirador a la demanda respiratoria del paciente (Dick CR 1996, Younes M 1998). Para ello, un factor básico es la sincronización en el tiempo y la forma de entregar el flujo de gas de soporte por parte del respirador con el ciclo respiratorio espontáneo 23

33 Introducción general del paciente (Ranieri VM 1997, MacIntyre N 1999). Se ha observado que durante la PSV el 24% de los pacientes intubados presentan asincronismos graves (Thille AW 2006, García-Raimundo M 2000). Los asincronismos generan incomodidad, disnea y suponen un incremento del trabajo respiratorio para el paciente (Kondili E 2003). Este hecho, que puede no ser relevante en un paciente sin grandes alteraciones respiratorias mecánicas (con un destete rápido), es de gran importancia en los pacientes con destetes prolongados, pudiendo dificultar la retirada de la VM (Leung P 1997). Con la finalidad de reducir los asincronismos, se han diseñado nuevos modos ventilatorios que buscan ajustarse cada vez más al esfuerzo inspiratorio del paciente, y se caracterizan por proporcionar no un nivel de asistencia prefijado (como aplica la PSV), sino proporcional a las demandas del paciente (Ferrandis R 2009) Así, surgió el Patrón Espontáneo Amplificado (PEA) con el objetivo de respetar el patrón ventilatorio espontáneo, ajustando el flujo inspiratorio del respirador a la morfología del flujo del paciente (Belda FJ 2001). Otro modo ventilatorio, es la Ventilación Proporcional Asistida (PAV, Proporcional Assist Ventilation), en la que el nivel de soporte del ventilador se reajusta continuamente en proporción al esfuerzo inspiratorio realizado por el paciente, calculado a partir de la presión generada por los músculos respiratorios (Wrigge H 1999). La Ventilación Variable Biológicamente (BVV), plantea como objetivo principal respetar la variación fisiológica de la FR y del VT del paciente, asegurando la ventilación minuto (VE) (Funk DJ 2004). En este grupo se encuentra la Ventilación Asistida Ajustada Neuralmente (NAVA, Neurally Adjusted Ventilatory Assist), se trata 24

34 Introducción general de un modo ventilatorio de soporte parcial en el que la asistencia se realiza de forma proporcional y sincrónica a la actividad eléctrica diafragmática del paciente. 25

35 Introducción general 4. Ventilación asistida ajustada neuralmente (Neurally Adjusted Ventilatory Assist, NAVA) A finales de los años 50 se presentó una nueva técnica para el estudio de las funciones del diafragma a través de electromiografía en humanos (Petit JM 1959), pero se tardó años antes de estandarizar la metodología para medir actividad eléctrica diafrágmática a través de electrodos de registro en una sonda nasogástrica (Aldrich TK 2002). Gracias a estos avances, actualmente, es posible medir la actividad eléctrica diafragmática (Edi) de forma sencilla. La Edi proporciona información sobre la eficacia del acoplamiento neuro-respiratorio, al representar directamente el impulso respiratorio central y reflejar la duración y la intensidad del esfuerzo respiratorio neural del paciente. En cuanto al acoplamiento neuro-respiratorio se sabe que la eficacia de la musculatura respiratoria y el grado de demanda respiratoria determinarán el grado de respuesta del centro respiratorio. En un paciente sano, la baja amplitud de estimulación diafragmática refleja que el acoplamiento neuro-respiratorio es altamente eficiente y que sólo se está utilizando alrededor de un 5% de la capacidad respiratoria máxima. En determinadas enfermedades (pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica; EPOC, postpolio), la actividad muscular no puede responder a la demanda respiratoria, conduciendo a un aumento del estímulo neural desde el centro respiratorio con el objetivo de reclutar unidades motoras diafragmáticas adicionales (Figura 5) (Sinderby C 1998, Beck J 2006). 26

36 Introducción general Figura 5. Curvas de actividad diafragmática en paciente sano, EPOC y post-polio En este ejemplo, la señal diafragmática se expresa en forma de porcentaje de la Edi máxima obtenida con maniobras respiratorias voluntarias, y el volumen corriente, obtenidos durante 60 segundos de respiración. Edi actividad eléctrica diafragmática, Vt volumen corriente. (Modificado de Sinderby C 1998) 27

37 Introducción general 4.1. Electromiografia diafragmática La Edi se usa para implementar el modo NAVA, descrito por primera vez en 1999 por Sinderby (Sinderby C 1999). La Edi se registra con electrodos montados en una sonda nasogástrica específica (catéter Edi), situados en el esófago a nivel del diafragma crural (Sinderby C 2002). Todos los músculos (incluidos el diafragma y otros músculos respiratorios) generan actividad eléctrica que estimula la contracción muscular. La actividad eléctrica es controlada por el estímulo nervioso, también en magnitud, por el ajuste de la frecuencia de estimulación o del número de nervios que están mandando el estímulo (reclutamiento de fibras nerviosas). Ambos, la frecuencia de estimulación y el reclutamiento de fibras nerviosas serán transmitidos en potenciales de acción motores a la fibra muscular, los cuales serán sumados en tiempo y en espacio produciendo la intensidad de la actividad eléctrica medida en el músculo. La Edi sigue una forma de curva exponencial que representa la progresiva contracción diafragmática, con un pico de actividad máxima, llamada Edi máxima (Edi max) o Edi pico, después del cual ocurre la relajación muscular y empieza el tiempo espiratorio. La Edi refleja el grado de reclutamiento de motoneuronas y su frecuencia de disparo, y guarda una relación directa con la intensidad del impulso respiratorio (Lourenco RV 1966). Así, la Edi puede ser usada para evaluar el impulso respiratorio neural (Sinderby C 1998), permite al respirador medir directamente el tiempo neural inspiratorio y espiratorio (Beck J 2007, Parthasarathy 2000). A diferencia de los modos convencionales de disparo neumático, la Edi es una señal mucho más precoz, no se afecta por 28

38 Introducción general fugas y no depende de la generación de una presión o un flujo determinados ni del acoplamiento neuro-mecánico del diafragma o de la mecánica del sistema respiratorio. La señal electromiográfica recogida por el catéter Edi registra la señal del diafragma crural. Utiliza algoritmos computerizados para controlar el filtrado y la calidad de la señal electromiográfica a pesar de la distancia existente entre los electrodos de registro del catéter Edi y el diafragma (Beck J 1995, Beck J 1996, Sinderby C 1997, Sinderby C 1995). Se ha demostrado que la señal de electromiografía (EMG) voluntaria del diafragma crural es relativa a la activación diafragmática global y que no está influenciada por cambios en la configuración de la pared torácica o el volumen pulmonar (Beck J 1998). Sobre la Edi sabemos que la activación relativa del diafragma en sujetos sanos es del 8%. Sin embargo, en EPOC y en los enfermos por polio, pacientes con hipercapnia latente o desarrollada, la activación diafragmática relativa es del 43% y 45% respectivamente, durante la respiración tranquila (Figura 5) (Sinderby C 1998). También, a pesar de la casi completa pérdida de la fuerza muscular en la distrofia muscular de Duchenne, es posible monitorizar la Edi con electrodos esofágicos representando el 45% de la activación voluntaria máxima (Beck J 2006). Varios autores se han planteado la necesidad de normalizar los valores de la señal Edi, y para abordar este problema, se ha usado la señal EMG obtenida a una capacidad respiratoria máxima (Grassino A 1978), o durante una maniobra de presión transdiafragmática máxima (Ward ME 1988); también se han normalizado los datos obtenidos de la señal más alta de EMG diafragmática (Brancatisano A 1993), o de 29

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